bài tập lớn môn quá trình thiết bị thủy lực

Lời mở đầu
Với vị trí địa lý Việt Nam có bờ biển trải dài từ bắc xuống nam, vị trí địa lí
thuận lợi với địa hình nhiều sông ngòi, ao , hồ v.v…vì vậy nước là nguồn cung
cấp dồi dào,phong phú được tạo bởi tự nhiên. Vận dụng với ưu thế đó, nước ta
đang mở rộng đầu tư với những dây truyền hiện đại.
Mỗi con người chúng ta nước không thể thiếu trong cuộc sống. Nước thiên
nhiên không chỉ sử dụng để cấp cho ăn uống, sinh hoạt mà còn sử dụng cho
nhiều mục đích khác như nông nghiệp, công nghiệp , giao thông, vận tải thủy
điện ,.. Do đó nước sạch và vệ sinh môi trường là điều kiện tiên quyết trong các
biện pháp phòng chống dịch bệnh , nâng cao sức khỏe cho cộng đồng , đồng thời
phản ánh nét văn hóa, trình độ văn minh của xã hội
Nước trong thiên nhiên được dùng làm các nguồn nước cung cấp cho ăn uống
sinh hoạt và công nghiệp thường có chất lượng rất khác nhau . Các nguồn nước
ngầm thì hàm lượng sắt và mangan thường vượt quá giới hạn cho phép . Có thể
nói,hầu hết các nguồn nước thiên nhiên đều không đáp ứng được yêu cầu cho
các đối tượng dùng nước nên trước khi đưa vào sử dụng cần phải tiến hành xử lý
chúng. Chính vì vậy chúng tôi chọn đề tài :
“ Tính toán thiết kế ống dẫn , bể chứa nước , tính toán chiều cao hút, áp suất toàn
phần của bơm cho hệ thống nước sạch của nhà máy với năng suất 20m3/h ”
nhằm để cung cấp nguồn nước sạch thiết yếu cho cuộc sống con người .

1


MỤC LỤC

Lời mở đầu.............................................................................................................1
Mục lục .......................................................................................................................2
Nhận xét của giáo viên............................................................................................3
Phần I: Giới thiệu về nước
1.1 Nước là gì.........................................................................................................4

1.2. Công dụng của nước........................................................................................4
1.3. Các loại nguồn nước để cấp nước....................................................................5
1.4. Một số chỉ tiêu cần biết trong nước sạch ............................................................6
1.5. Thiết bị, dụng cụ trong sản xuất nước sạch .......................................................10
1.6. Sơ đồ sản xuất nước sạch ..................................................................................14
Phần 2: Các phương pháp lọc nước……………………………………………………………………15
2.1. Lọc nước bằng vật lý hay cơ học……………………………………………………………………15
2.2. Lọc và tiệt trùng bằng quang học………………………………………………………………….19
2.3. Lọc và tiệt trùng và hóa chất ……………………………………………………………………… 20
2.4. Trao đổi Ion………………………………………………………………………………………………….21
2.5. Tinh lọc thẩm thấu ngược…………………………………………………………………………….22
Phần 3: Tính toán thiết lắp đặt bơm ………………………………………………………………..24
2


NHẬN XÉT CỦA GV:

...............................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................................................

Hải Dương, ngày…..tháng…..năm 2014.
Giảng viên nhận xét

3


Phần I, Giới thiệu về nước
I.1 Nước là gì ?
Nước là một hợp chất hóa học của ôxy và hiđrô, có công thức hóa học là
H2O. Với các tính chất lí hóa đặc biệt (ví dụ như tính lưỡng cực, liên kết hiđrô và
tính bất thường của khối lượng riêng) nước là một chất rất quan trọng trong nhiều
ngành khoa học và trong đời sống. 70% diện tích của Trái Đất được nước che
phủ nhưng chỉ 0,3% tổng lượng nước trên Trái Đất nằm trong các nguồn có thể
khai thác dùng làm nước uống.
I.2 Công dụng của nước
- Bạn có uống phải nước mỗi ngày?
Nhiều người chỉ biết rằng chúng ta cần phải uống nước khi chúng ta cảm thấy
khát nước. Nhưng bạn có nghĩ đến những gì nước làm lên gấp đôi cho cơ thể
bạn? Bạn có biết rằng nước chiếm 70% trong cơ thể của một người lớn? Sự thật

là các bác sĩ khuyên chúng ta uống 8 ly nước mỗi ngày, nhưng nếu bạn không
uống đúng loại nước, nó có thể gây hại cho bạn!
Nước là một phần tất yếu của cuộc sống và nó không chỉ để giữ cho cơ thể chúng
ta chứa nước. Hầu hết mọi người không biết rằng nước có chứa các tài sản khác
cho bạn sống một cuộc sống khỏe mạnh.
Vì vậy, có một số yếu tố của nước uống mà chúng ta cần phải xem xét:
Nước được cho là cung cấp chất dinh dưỡng thiết yếu và khoáng chất cần thiết để
nuôi sống cơ thể. Ví dụ, canxi, magiê, kali và các nguyên tố mà các bác sĩ
khuyên chúng ta hãy dùng - nước uống có canxi, magiê, kali và các nguyên tố có

4


thể được tìm thấy trong một số vùng trên trái đất nhưng không phải tất cả các
vùng đều có.
Nước sẽ giúp cân bằng các chất thải có tính axít trong cơ thể của bạn. Hiểu một
cách đơn giản, những mô cơ thể của chúng ta sản xuất ra chất thải đó là axít
trong tự nhiên. Khi các chất thải tích lũy axít - bởi vì các chất ô nhiễm, chế độ ăn
uống hiện đại và stress - mô của chúng ta dần dần xấu đi. Những bệnh mãn tính
như ung thư, viêm khớp, tiểu đường và loãng xương có liên quan đến điều kiện
axít này. Nước sẽ giúp cân bằng trạng thái có tính axít của chúng ta bằng kiềm.
Giống như một dòng suối tự nhiên, nước cần phải có các đặc tính chống oxy hóa
trong cơ thể của bạn. Oxy hóa thúc đẩy sự phân tích tế bào, trong khi những thực
phẩm có đặc tính chống oxy hóa lại ngăn chặn nó. Bạn không cần bất cứ ai cho
bạn biết rằng bạn muốn có một cơ thể mà tạo ra các tế bào, không tiêu diệt
chúng!
Nước trong cơ thể bạn nên được loại bỏ những chất gây ô nhiễm nước. Nhiều
người bị sốc khi biết rằng có thể có trên 2000 chất gây ô nhiễm trong một vòi
nước thủy tinh thông thường.
Nước trong cơ thể bạn nên giàu oxy. Các chất thải của nhà máy, giao thông, dân

cư và thiệt hại của tầng ôzôn đã làm cho môi trường sống của chúng ta rất ô
nhiễm. Vì vậy, các cửa hút nước giàu oxy rất cần thiết. Những bộ não của chúng
ta đc tăng cường trí thông minh, làm tươi trẻ và làm trấn tĩnh hệ thần kinh.
I.3 Các loại nguồn nước dùng để cấp nước
Trước khi đưa ra quy trình xử lý nước, lọc nước phù hợp chúng ta cần phân
loại các loại nguồn nước dùng để cấp nước. Theo tính chất của nước có thể phân
ra: nước ngọt, nước mặn, nước lợ, nước chua phèn, nước khoáng và nước mưa.
1. Nước mặt: bao gồm các nguồn nước trong các ao, đầm, hồ chứa, sông suối. Do
kết hợp từ các dòng chảy trên bề mặt và thường xuyê tiếp xúc với không khí nên
các đặc trưng của nước mặt là:
5


- Chứa khí hòa tan đặc biệt là oxy
- Chứa nhiều chất rắn lơ lửng, riêng trường hợp nước chứa trong các ao đầm, hồ
do xảy ra quá trình lắng cặn nên chất rắn lơ lửng còn lại trong nước có nồng độ
tương đối thấp và chủ yếu ở dạng keo.
- Có hàm lượng chất hữu cơ cao
- Có sự hiện diện của nhiều loại tảo
- Chứa nhiều vi sinh vật
2. Nước ngầm: được khai thác từ các tầng chứa nước dưới đất, chất lượng nước
ngầm phụ thuộc vào thành phần khoáng hòa và cấu trúc địa tầng mà nước thấm
qua. Do vậy nước chảy qua các địa tầng chứa cát và granit thường có tính axit và
chứa ít chất khoáng. Khi nước ngầm chảy qua địa tầng chứa đá vôi thì nước
thường có độ cứng và độ kiềm hydrocacbonat khá cao.
Ngoài ra đặc trưng chung của nước ngầm là:
- Độ đục thấp
- Nhiệt độ và thành phần hóa học tương đối ổn định
- Không có oxy nhưng có thể chứa nhiều khí như: CO2, H2S ...
-Chứa nhiều khoáng chất hòa tan chủ yếu là sắt, mangan, canxi, magie, flo

- Không có hiện diện của vi sinh vật.
3. Nước biển: Nước biển thường có độ mặn rất cao.
Hàm lượng muối trong nước biển thay đổi tùy theo vị trí địa lý như: cửa sông,
gần hay xa bờ, ngoài ra trong nước biển thường có nhiều chất lơ lửng, càng gần
bờ nồng độ càng tăng, chủ yếu là các phiêu sinh động thực vật
I.4 Một số chỉ tiêu cần biết trong nước sạch
( Theo nguồn tài liệu của vinawa)
Xét nghiệm nước là công việc cần làm để tìm ra những vấn đề của nguồn nước.
Dựa trên kết quả xét nghiệm ta có thể dễ dàng chọn lựa công nghệ và thiết bị để
xử lý nước.
6


Vinawa xin sơ lược các chỉ số trong bảng xét nghiệm như sau:
1. Mùi vị
- Nước giếng ngầm: mùi trứng thối là do có khí H2S, kết quả của quá trình phân
hủy các chất hữu cơ trong lòng đất và hòa tan vào mạch nước ngầm. Mùi tanh
của sắt và mangan.
- Nước mặt (sông, suối, ao hồ): mùi tanh của tảo là do sự xuất hiện của các loại
tảo và vi sinh vật. Trong trường hợp này nước thường có màu xanh.
- Nước máy: mùi hóa chất khử trùng (clo) còn dư lại trong nước.
Mùi vị khác lạ sẽ gây cảm giác khó chịu khi dùng nước. Tuỳ theo loại mùi vị mà
có cách xử lý phù hợp như dùng hóa chất diệt tảo trong ao hồ, keo tụ lắng lọc,
hấp phụ bằng than hoạt tính,…
2. Màu
- Màu vàng của hợp chất sắt và mangan.
- Màu xanh của tảo, hợp chất hữu cơ.
Nước có độ màu cao thường gây khó chịu về mặt cảm quan. Với các quy trình xử
lý như sục khí ozôn, clo hóa sơ bộ, keo tụ, lắng lọc có thể làm giảm độ màu của
nước. Cần lưu ý, khi nguồn nước có màu do hợp chất hữu cơ, việc sử dụng Clo

có thể tạo ra chất mới là trihalomethane có khả năng gây ung thư.
3. pH
Nguồn nước có pH > 7 thường chứa nhiều ion nhóm carbonate và bicarbonate
(do chảy qua nhiều tầng đất đá). Nguồn nước có pH < 7 thường chứa nhiều ion
gốc axit.
Bằng chứng dễ thấy nhất liên quan giữa độ pH và sức khỏe của người sử dụng là
nó làm hỏng men răng pH của nước có liên quan đến tính ăn mòn thiết bị, đường
ống dẫn nước và dụng cụ chứa nước. Đặc biệt, trong môi trường pH thấp, khả
năng khử trùng của Clo sẽ mạnh hơn. Tuy nhiên, khi pH > 8,5 nếu trong nước có

7


hợp chất hữu cơ thì việc khử trùng bằng Clo dễ tạo thành hợp chất
trihalomethane gây ung thư.
Theo tiêu chuẩn, pH của nước sử dụng cho sinh hoạt là 6,0 – 8,5 và của nước
uống là 6,5 – 8,5.

4. Độ đục
Độ đục là đại lượng đo hàm lượng chất lơ lửng trong nước, thường do sự hiện
diện của chất keo, sét, tảo và vi sinh vật.
Nước đục gây cảm giác khó chịu cho người dùng và có khả năng nhiễm vi sinh.
Tiêu chuẩn nước sạch quy định độ đục nhỏ hơn 5NTU, nhưng giới hạn tối đa của
nước uống chỉ là 2 NTU. Các quy trình xử lý như keo tụ, lắng, lọc góp phần làm
giảm độ đục của nước.
5. Độ kiềm
Độ kiềm của nước là do các ion bicarbonate, carbonate và hydroxide tạo nên.
Trong thành phần hóa học của nước, độ kiềm có liên quan đến các chỉ tiêu khác
như pH, độ cứng và tổng hàm lượng khoáng. Việc xác định độ kiềm của nước
giúp cho việc định lượng hóa chất trong quá trình keo tụ, làm mềm nước cũng

như xử lý chống ăn mòn.
Hiện nay, không có bằng chứng cụ thể nào liên quan giữa độ kiềm và sức khỏe
của người sử dụng. Thông thường, nước dùng cho ăn uống nên có độ kiềm thấp
hơn 100 mg/l.
6. Độ cứng
Độ cứng là đại lượng đo tổng các cation đa hóa trị có trong nước, nhiều nhất là
ion canxi và magiê. Nước mặt thường không có độ cứng cao như nước ngầm.
Tùy theo độ cứng của nước người ta chia thành các loại sau:
- Độ cứng từ 0 – 50mg/l -> Nước mềm
8


- Độ cứng từ 50 – 150mg/l -> Nước hơi cứng
- Độ cứng từ 150 – 300mg/l -> Nước cứng
- Độ cứng > 300mg/l -> Nước rất cứng
Nước cứng thường cần nhiều xà phòng hơn để tạo bọt, hoặc gây hiện tượng đóng
cặn trắng trong thiết bị đun, ống dẫn nước nóng, thiết bị giải nhiệt hay lò hơi.
Ngược lại, nước cứng thường không gây hiện tượng ăn mòn đường ống và thiết
bị.Theo tiêu chuẩn nước sạch, độ cứng được quy định nhỏ hơn 350 mg/l. Đối với
nước ăn uống, độ cứng nhỏ hơn 300 mg/l. Tuy nhiên, khi độ cứng vượt quá 50
mg/l, trong các thiết bị đun nấu đã xuất hiện cặn trắng. Trong thành phần của độ
cứng, canxi và magiê là 2 yếu tố quan trọng thường được bổ sung cho cơ thể qua
đường thức ăn. Tuy nhiên, những người có nguy cơ mắc bệnh sỏi thận cần hạn
chế việc hấp thụ canxi và magiê ở hàm lượng cao.
Có thể khử độ cứng bằng phương pháp trao đổi ion.
7. Sắt
Do ion sắt hai dễ bị oxy hóa thành hydroxyt sắt ba, tự kết tủa và lắng nên sắt ít
tồn tại trong nguồn nước mặt. Đối với nước ngầm, trong điều kiện thiếu khí, sắt
thường tồn tại ở dạng ion Fe2+ và hoà tan trong nước. Khi được làm thoáng, sắt
hai sẽ chuyển hóa thành sắt ba, xuất hiện kết tủa hydroxyt sắt ba có màu vàng, dễ

lắng. Trong trường hợp nguồn nước có nhiều chất hữu cơ, sắt có thể tồn tại ở
dạng keo (phức hữu cơ) rất khó xử lý. Ngoài ra, nước có độ pH thấp sẽ gây hiện
tượng ăn mòn đường ống và dụng cụ chứa, làm tăng hàm lượng sắt trong nước.
Sắt không gây độc hại cho cơ thể. Khi hàm lượng sắt cao sẽ làm cho nước có vị
tanh, màu vàng, độ đục và độ màu tăng nên khó sử dụng. Tiêu chuẩn nước uống
và nước sạch đều quy định hàm lượng sắt nhỏ hơn 0,5 mg/l.
8. Asen (thạch tín)

9


Do thấm qua nhiều tầng địa chất khác nhau, nước ngầm thường chứa asen nhiều
hơn nước mặt. Ngoài ra asen có mặt trong nguồn nước khi bị nhiễm nước thải
công nghiệp, thuốc trừ sâu.
Khi bị nhiễm asen, có khả năng gây ung thư da và phổi. Tiêu chuẩn nước sạch
quy định asen nhỏ hơn 0,05 mg/l. Tiêu chuẩn nước uống quy định asen nhỏ hơn
0,01 mg/l.

9. Crôm
Crôm có mặt trong nguồn nước khi bị nhiễm nước thải công nghiệp khai
thác mỏ, xi mạ, thuộc da, thuốc nhuộm, sản xuất giấy và gốm sứ.
Crôm hóa trị 6 có độc tính mạnh hơn Crôm hóa trị 3 và tác động xấu đến
các bộ phận cơ thể như gan, thận, cơ quan hô hấp. Nhiễm độc Crôm cấp tính có
thể gây xuất huyết, viêm da, u nhọt. Crôm được xếp vào chất độc nhóm 1 (có khả
năng gây ung thư cho người và vật nuôi). Tiêu chuẩn nước uống quy định crôm
nhỏ hơn 0,05 mg/l.
10. Kẽm
Kẽm ít khi có trong nước, ngoại trừ bị ô nhiễm từ nguồn nước thải của các
khu khai thác quặng.
Chưa phát hiện kẽm gây độc cho cơ thể người, nhưng ở hàm lượng > 5

mg/l đã làm cho nước có màu trắng sữa. Tiêu chuẩn nước uống và nước sạch đều
quy định hàm lượng kẽm < 3mg/l.
11. Clorua
Nguồn nước có hàm lượng clorua cao thường do hiện tượng thẩm thấu từ
nước biển hoặc do ô nhiễm từ các lọai nước thải như mạ kẽm, khai thác dầu, sản
xuất giấy, sản xuất nước từ quy trình làm mềm.

10


Clorua không gây hại cho sức khỏe. Giới hạn tối đa của clorua được lựa
chọn theo hàm lượng natri trong nước, khi kết hợp với clorua sẽ gây vị mặn khó
uống. Tiêu chuẩn nước sạch quy định Clorua nhỏ hơn 300 mg/l. Tiêu chuẩn nước
uống quy định Clorua nhỏ hơn 250 mg/l.
I.5 Thiết bị , dụng cụ trong sản xuất nước sạch :
1, Bể lọc, bể chứa, thùng cao vị :
Xây gạch , đổ bê tông thể tích chứa 500m3 ( 20m3/h ).
2, Máy bơm : Các loại máy bơm
Người ta chia máy bơm ra nhiều loại dựa vào những đặc điểm như: nguyên lý tác
động của cánh bơm vào dòng nước, dạng năng lượng làm chạy máy bơm, kết cấu
máy bơm, mục đích bơm, loại chất lỏng cần bơm ... Trong đó thường dùng đặc
điểm thứ nhất để phân loại máy bơm; theo đặc điểm này máy bơm được chia làm
hai nhóm: Bơm động học và Bơm thể tích.
Nhóm 1: Bơm động học: Trong buồng công tác của máy bơm động học, chất
lỏng được nhận năng lượng liên tục từ cánh bơm truyền cho nó suốt từ cửa vào
đến cửa ra của bơm. Loại máy bơm này gồm có những bơm sau :
Bơm cánh quạt ( gồm bơm: li tâm, hướng trục, cánh chéo ): Trong loại máy bơm
này, các cánh quạt gắn trên bánh xe công tác
( BXCT ) sẽ truyền trực tiếp năng lượng lên chất lỏng để đẩy chất lỏng dịch
chuyển. Loại bơm này thường có lưu lượng lớn, cột áp thấp ( trong bơm nước gọi

cụ thể là cột nước ) và hiệu suất tương đối cao, do vậy thường được dùng trong
nông nghiệp và các ngành cấp nước khác;
Bơm xoắn: Chất lỏng qua các rãnh BXCT của máy bơm sẽ nhận được năng
lượng để tạo dòng chảy xoắn và được đẩy khỏi cửa ra BXCT. Người ta dùng máy
bơm này chủ yếu trong công tác hút nước hố thấm, tiêu nước, cứu hỏa... ;
Bơm tia: Dùng một dòng tia chất lỏng hoặc dòng khí bên ngoài có động năng lớn
phun vào buồng công tác của bơm nhờ vậy hút và đẩy chất lỏng. Loại bơm này
11


bơm được lưu lượng nhỏ, thường được dùng để hút nước giếng và dùng trong thi
công;
Nhóm 2: Bơm thể tích: Nguyên lý làm việc của loại bơm này là thay đổi
có chu kỳ thể tích của buồng công tác truyền áp lực hút đẩy chất lỏng. Bơm này
có những loại sau:
Bơm pít tông: Pít tông chuyển động tịnh tiến qua lại có chu kỳ trong

-

buồng công tác để hút và đẩy chất lỏng. Loại bơm này tạo được cột áp cao, lưu
lượng nhỏ nên trong nông nghiệp ít dùng, thường được dùng trong máy móc
công nghiệp;
-

Bơm rô to: Dùng cơ cấu bánh răng hoặc bánh vít, cánh trượt đặt ở chu
vi phần quay của bơm để đẩy chất lỏng. Bơm này gồm có: bơm răng
khía, bơm pít tông quay, bơm tấm trượt, bơm vít, bơm pít tông quay,
bơm chân không vòng nước ... Bơm rô to có lưu lương nhỏ thường
được dùng trong công nghiệp;

*Các thông số năng lượng chính và vùng sử dụng bơm
Thông số năng lượng chính của máy bơm là những số liệu chủ yếu biểu thị đặc
tính cơ bản của máy bơm bao gồm: lưu lượng Q, cột nước H, công suất N, số
vòng quay n và độ cao hút nước cho phép hs... Những thông số này nhà máy chế
tạo bơm đã ghi sẵn trên nhãn hiệu máy. Sau đây là những thông số chính:
•

lưu lượng Q
Lưu lượng là thể tích khối chất lỏng được máy bơm bơm lên trong một
đơn vị thời gian Q ( l/s, m3/s, m3/ h ). Thể tích có thể là m3 hoặc lit, còn
thời gian có thể tính là giây -thường đối với máy bơm lớn, hoặc giờ thường dùng đối đối với máy bơm nhỏ hoặc thường dùng lưu lượng cho
toàn trạm.

•

Công suất N

Trên nhãn hiệu máy bơm thường ghi công suất trục máy bơm
12


•

Hiệu suất h (%)

Máy bơm nhận công suất trục do động cơ truyền tới N
•

Vòng quay n (v/p)
n là số vòng quay của máy bơm trong 1 phút

•

Cột nước H
Cột nước là năng lượng mà máy bơm truyền cho một đơn vị khối lượng
chất lỏng qua nó. Năng lượng đó bằng hiệu số năng lượng đơn vị của chất
lỏng ở cửa ra và cửa vào của bơm:

13


I.6 Sơ đồ sản xuất nước sạch :

Phần II, Các phương pháp sản xuất :
14


II.1- Phương pháp lọc nước bằng vật lý hay cơ học :

Nhằm mục đích loại trừ các tạp chất hữu cơ, chất bẩn và vi sinh trong nước, một
trong những phương pháp đã có từ xưa là dùng than, cát và sỏi trong một bể lắng
hay nhiều bể lắng lọc liên hoàn. Phương pháp này còn được gọi là phương pháp
tạo lắng thật chậm, có khi còn dùng quạt thổi gió hay màn mưa nhân tạo đưa
O2 vào để lắng phèn, khử mùi và dần dần loại trừ các tạp chất lơ lửng trong nước.
Thiết bị này thường được dùng ở các nhà máy cần lượng nước lớn hay các trạm
xử lý trung tâm, nhưng khá cồng kềnh và tạo dòng chảy chậm từ bể lắng sang bể
sạch có khi kéo dài hàng trăm mét. Đây là phương pháp xử lý nước rất cơ bản và
có giá thành thấp nhât. Người ta đã đúc kết rằng, nếu làm đúng kỹ thuật bằng
phương pháp lọc chậm này thì hàm lượng TOD (*) giảm trên 90% và lượng vi
khuẩn cũng có thể được tiệt trừ nhờ màng sinh học tự nhiên đạt đến mức 95 98%. Chính vì thế mà nhiều trung tâm xử lý nước lớn trên thế giới vẫn còn áp

dụng phương pháp này kết hợp với xử lý bằng Chlor và than hoạt tính trong công
đoạn sau (xem tài liệu phụ lục). Trên thực tế, mô hình này cho những khu vực có
hàm lượng phèn, tạp chất hữu cơ trong nước trong thời gian từ 21 ~ 45 ngày
15


(hiện nay kỹ thuật đã được cải tiến để thời gian tạo màng sinh học tự nhiên còn 5
- 7 ngày). Khi màng sinh học tự nhiên hình thành thì khả năng ngăn chặn vi
khuẩn, vi sinh đạt mức khá lý tưởng (giảm đến 92%) và hàm lượng phèn giảm
được trên 75%. Điều đó làm tăng độ bền cho các công đoạn xử lý kế tiếp và tạo
được một công suất lọc khá ổn định.
Ở vùng quê ngày trước, người ta còn dùng cói, rơm rạ hay đay làm vật liệu lọc
có tác dụng lọc các chất lơ lửng, phù sa khá hiệu quả. Phụ vào các công đoạn
này, người ta còn sử dụng vôi để tiệt trùng, cân đối lại độ pH cho nước ở vùng
chua và cả những hóa chất tạo lắng bằng keo tụ nhằm làm sạch nước nhanh hơn
so với phương pháp lắng chậm.
Nhiều dụng cụ xử lý nước ngày nay được thu nhỏ lại để người tiêu dùng có thể
gắn vào nguồn nước máy ngay tại bếp bằng các loại ống lọc màng bằng sợi chỉ
nhựa (PP cartridge) có độ lớn của lỗ lọc từ 1 mm (1/10.000 milimét) đến 10 - 50
mm. Các loại màng (ống lọc) này còn được chia làm nhiều lớp hay nhiều tầng,
trong đó có cả lớp (hay tầng) than hoạt tính để khử mùi hay thêm một lớp diệt
khuẩn. Loại cartridge này rất thuận tiện trong sử dụng và thay thế, gọn nhẹ và
không chiếm chỗ so với những phương pháp cổ điển, tuy nhiên vấn đề còn lại là
giá cả của ống lọc và giá mua bộ lọc ban đầu khá đắt, đặc biệt tuổi thọ của ống
lọc tùy thuộc vào chất lượng của nước (độ bẩn, tạp chất) và không xử lý triệt để
được các hóa chất độc hại phát sinh từ nguồn nước hay các loại vi khuẩn gây
bệnh (Faecal Bacteria), trừ những sản phẩm có pha các hoạt chất sát trùng đặc
biệt. Điều đáng lưu ý là có nhà sản xuất máy lọc nước giới thiệu sản phẩm của họ
có thể xử lý 7.000 - 18.000 lít /ống nhưng không hề nói rõ nước sử dụng là nước
loại gì, độ bẩn, tạp chất và phèn bao nhiêu vì thế có nơi chỉ dùng được vài tuầnlà

phải thay thế ống lọc khác. Giá một ống lọc có khi lên đến 180.000đ - 500.000đ,

16


trong khi giá máy mua ban đầu là 1,2 đến 2 triệu đồng, người mua hoàn toàn lệ
thuộc vào người cung cấp, nếu muốn tiếp tục sử dụng.
Hầu hết những sản phẩm này được sản xuất tại các nước tiên tiến như Mỹ (hay
gần đây còn có sản phẩm của Đài Loan, Malaysia) và nguồn nước đưa vào máy
là nước đã được xử lý tại các trạm cung cấp nước (đạt tiêu chuẩn về nước uống),
hiệu quả cuối cùng khi qua các ống lọc gia đình chủ yếu là để khử mùi hôi của
Chlore hay ngăn chặn các tạp chất còn sót lại như THM mà thôi. So với thu nhập
bình quân của người ở Mỹ thì giá một ống lọc như vậy là không cao và họ có thể
sử dụng lâu ngày hơn so với điều kiện sử dụng ở Việt Nam.
Thực tế cho thấy đã có nhiều khách hàng vì không phân biệt được sự khác biệt
này, nên sử dụng máy lọc được một thời gian ngắn lại phải trở về với phương
pháp cổ truyền “đun sôi để nguội” !
Hiện nay ở Mỹ còn có những ống siêu lọc (micro filter) bằng sợi theo cấu tạo ma
trận với lỗ lọc 0,2 ~ 0,4 mm có khả năng ngăn chặn vi trùng, vi khuẩn khá tốt và
ứng dụng nguyên lý thẩm thấu ngược (reverse osmosis). Tuy nhiên rất dễ bị tắt
nghẽn và phải thay thế sau thời gian sử dụng 2 - 3 tháng (với lưu lượng 3.000 lít
theo lý thuyết nhưng chúng tôi thử dùng thì thấy “tuổi thọ” không đến 1.000 lít,
tức chỉ tương đương 1/3).
Khác với loại ống lọc Cartridge kiểu Mỹ, Thụy Sĩ và Nhật Bản đã tung ra thị
trường một loại ống lọc bằng sứ có pha Nitrate bạc để tiệt trùng. Kỹ thuật này
được phát minh vào năm 1947 khi kỹ thuật tạo hình ống lọc sứ có lỗ thoát với độ
lớn 0,2 - 0,4 micron được xác lập. Như chúng ta đều biết, vi trùng hay vi khuẩn
có độ lớn bình quân từ 0,5 - 0,6 micron, vì vậy ống lọc này có thể ngăn chặn
được chúng và để bảo đảm hơn, nhằm ngăn ngừa vi khuẩn phát triển len lõi vào
bên trong ống lọc, họ đã trộn Nitrate bạc vào dung dịch sứ (trước khi nung)

17


không để cho bạc có thể rơi rụng khi nước đi qua đồng thời phát huy hiệu quả sát
trùng trực tiếp trong nước thay vì sử dụng các loại hóa chất Fluor, Iode hay Chlor
có thể gây tác hại lâu dài khi không quản lý được nồng độ chặt chẽ. Thêm vào
đó, phần ruột của ống là một lớp thạch anh tẩm Nitrate bạc nhằm tránh hiện
tượng vi trùng chen lẫn từ vòi uống (đầu ra) trở lại ống lọc (tái nhiễm khuẩn),
bảo đảm nguồn nước đã xử lý không bị nhiễm khuẩn trở lại.
Với ống lọc sứ pha Nitrate bạc, người ta có thể an tâm hơn và khá tiện dụng vì
có thể vệ sinh ống lọc mỗi khi bị tắc nghẽn (do vi khuẩn hay chất bẩn bám đầy)
thay vì phải bỏ đi hay thay thế ống lọc mới như loại Cartridge bằng sợi nhân tạo.
Theo kết quả nghiên cứu của các nhà sản xuất (Katadyn Thụy sĩ và Roki Nhật
bản) thì ống lọc sứ sẽ mất tác dụng khi phần sứ bọc bên ngoài bị mòn sau 3 - 5
năm sử dụng.
Về mặt thực tiển, khó có thể ứng dụng ống lọc này cho các hệ thống xử lý nước
có qui mô lớn vì việc vệ sinh ống không thể thực hiện dễ dàng, và giá thành khá
đắt so với các giải pháp khác nhưng với loại gia đình thì loại ống lọc này khá lý
tưởng và đã được Tổ chức sức khỏe Thế giới (WHO) cung cấp cho các bệnh
viện, trạm xá ở một số nước trong chương trình y tế cộng đồng.
2,- PHƯƠNG PHÁP LỌC VÀ TIÊT TRÙNG BẰNG QUANG HỌC

18


Tia UVc (có độ dài sóng 254 nano-mét) có khả năng diệt khuẩn rất tốt và giá khá
rẻ, tuy nhiên dùng đèn cực tím có những khó khăn nhất định:
- Độ ổn định của dòng điện sử dụng (không dao động ± 5%)
- Tuyệt đối không được ngắt điện trong khi sử dụng, nếu không sẽ bị nhiễm
khuẩn trở lại (vì nước vẫn tiếp tục chảy)

Tia cực tím UVc chỉ có tác dụng tiệt trùng, không có chức năng lọc nước (hoá
lý), vì vậy thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm với lưu lượng bé hay
trong những hệ thống lớn có đủ khả năng kiểm tra, theo dõi và độ ổn định về
nguồn điện tuyệt đối.
Hệ thống xử lý nước bằng tia UV thường được kết hợp với các bộ phận khác (sơ
lọc và tinh lọc) mới phát huy được hiệu quả. Tuy nhiên như đã nói ở trên , sự dao
động điện sẽ làm giảm tuổi thọ bóng đèn rất nhanh và không có gì đảm bảo nếu
nước chảy bởi lưu lượng lớn không được kiểm soát. Tiệt trùng bằng tia UV trong
những điều kiện đầy đủ là một phương pháp lý tưởng và không gây hại như
trường hợp hóa chất, thường được ứng dụng ở các nước có nền công nghiệp tiên
19


tiến. Tuy nhiên trong điều kiện về điện và nước của chúng ta hiện nay chưa ổn
định thì hiệu quả sử dụng đèn cực tím không phát huy được và có khi gây hại.
3- PHƯƠNG PHÁP LỌC VÀ TIỆT TRÙNG BẰNG HÓA CHẤT
Một trong những hóa chất phổ biến được dùng trong công nghệ xử lý nước từ
đầu thế kỷ này là Chlorine vì hóa chất này có khả năng diệt tất cả vi khuẩn trong
nước,
Phản ứng của Chlorine + Ammonia trong nước:
NaCl + H2O
Cl2 + H2O
NH4+ + HOCl

=>
=>

NaOCl + H2
HCl + HOCl

=> NH2Cl + H2O + H+

Monochloroamine
NH2Cl + HOCl =>

NHCl2 + H2O

Dichloroamine
NHCl2 + HOCl =>

NCl3 + H2O

Trichloroamine
Ngoài yếu tố nồng độ Chlorine, còn phát sinh ra nhiều độc tố khác (nếu nguồn
nước đã bị nhiễm bẩn hóa chất hay thuốc trừ sâu...).
Đáng lo ngại nhất là Chloroform vi chỉ với 44gr Chloroform có thể giết chết
được một người nặng 70 kg và vi lượng Chloroform trong nước sẽ gây ra bệnh
ung thư nếu nước uống này được sử dụng trong thời gian dài.
Ngoài Chlorine, người ta còn sử dụng một số hóa chất tiệt trùng khác như
Fluorine, Iodine nhưng đều phải có những biện pháp ngăn ngừa và kiểm tra nồng
độ chặt chẻ hầu tránh những tác hại.

20


Ngoài các phương pháp sử dụng hóa chất để tiệt trùng nêu trên, Ozone (O 3) cũng
là một loại khí có khả năng diệt trùng hiệu quả nhờ tính oxyd hóa mạnh mẽ của
nó. Ozone hủy diệt tất cả các loại vi khuẩn trong nước (chỉ cần 1ppm (1 phần
triệu) trong 10 phút là có thể sát khuẩn), nhưng Ozone lại gây ra mùi rất hăng,
khó uống cho nên thường được dùng kèm theo bộ lọc than hoạt tính để khử bớt

mùi này trong những trang thiết bị lọc nước hiện đại, nhưng việc kiểm soát nồng
độ tương đối phức tạp và khá đắt tiền.
Hiện nay, phương pháp tiệt trùng bằng Ozone được áp dụng tại những trạm xử
lý nước trung tâm ở những nước giàu có, nơi đó có điều kiện điều chỉnh và kiểm
tra tự động như Nhật Bản và Thụy Sĩ chẳng hạn.
4- PHƯƠNG PHÁP TRAO ĐỔI ION
Một trong những phương cách để làm mềm nước là bỏ vôi hay xút vào bồn xử lý
nước thô nhưng bất tiện là nhiều cặn bã lắng đọng, phải thường xuyên theo dõi
để rút bớt đi.
Những phương pháp xử lý nước bằng cơ học hay hoá chất không xử lý được
những ion vô cơ hay những chất hữu cơ không bị phân hủy bởi tác động của vi
sinh. Để trừ khử những ion vô cơ này thông thường người ta dùng những hạt
nhựa trao đổi ion để hấp thụ và hoán chuyển. Phương pháp này thường được áp
dụng để làm mềm nước, tức gạt bớt hàm lượng Calcium, Magnesium hoặc
Nitrate trong nước.
Những ion Natrium trong hạt nhựa sẽ thay thế Calcium và Magnesium tạo ra
một loại nước mềm theo phản ứng như sau:
Ca ++ / Mg ++ + Na2- Zeolite => Ca / Mg (Zeolite) + 2Na+
Để loại trừ Calcium, Magnesium người ta dùng một loại muối Aluminium
(Sodium Aluminosilicates) có trong thiên nhiên gọi là Zéolite hay hạt nhựa nhân
tạo (Cation exchange resin). Sau khi hạt nhựa đã hút được Calcium và

21


Magnesium, trở nên bảo hòa, mất tác dụng, thì dùng nước muối để tái sinh nhựa
trở lại để sử dụng theo phản ứng:
Ca / Mg (Zeolite) + 2NaCl =>
(Nhựa thải ra)

Na2- Zeolite +

CaCl2 / MgCl2

® (Nhựa trao đổi Ion tái sinh) + (Thải ra ngoài)

Ngày nay các nhà sản xuất hạt nhựa trao đổi Ion nhân tạo từ nguyên lý nói trên
đã trừ khử được cả những Anion vô cơ trong nước như Nitrates, Sulphate,
Chlorides, Silicates và Carbonates bằng những hạt nhựa Anion mạnh theo phản
ứng sau:
CaNO3 +

R-Cl

=>

RNO3 + CaCl

MgNO3 +

R-Cl

=>

RNO3 +

MgCl

(Anion exchange resin)
Đây là một phương pháp khá kinh tế và thuận lợi trong công nghệ xử lý nước

công nghiệp, đặc biệt có hiệu quả đối với các nhà máy dùng nước làm nguyên
liệu như trong linh vực y dược, nước uống có pha các loại Vitamin và mỹ phẩm.
Cần lưu ý thêm là các hạt nhựa trao đổi Ion không có khả năng diệt khuẩn nhưng
lại có tác dụng tích cực loại trừ các chất phèn, muối khoáng dư thừa trong nước,
đặc biệt là các loại nước giếng có hàm lượng muối khoáng quá mức cho phép.
Cho nên hệ lọc sử dụng phương pháp này thường được gọi là máy làm mềm
nước (Water Softener) hay khử Ion (Deionizer). Hiện nay các nhà sản xuất đã
cho ra đời các loại máy khử Ion kèm theo hệ rửa ngược tự động để tái sinh hạt
nhựa bị bảo hòa trong ống lọc.
5- PHƯƠNG PHÁP TINH LỌC THẨM THẤU NGƯỢC (REVERSE
OSMOSIS - RO)
Các phương pháp lọc và tiệt trùng nước đơn lẻ nêu trên đều có những phần
không hoàn thiện, đặc biệt là độ an toàn của nước về mặt hóa lý, vi sinh không
cao, nhất là việc quản lý nồng độ hóa chất tương đối phức tạp, khó có thể áp

22


dụng được trong qui mô nhỏ (trừ trường hợp dùng lõi lọc bằng sợi hay sứ pha
nitrate bạc), hoặc giá thành quá cao.
Phương pháp này được áp dụng trong công nghệ sản xuất y dược phẩm, hay lọc
thận nhân tạo. Ở một số nước giàu có, người ta áp dụng nguyên lý này để lọc
nước biển sang nước ngọt, đặc biệt cho những tàu thuyền đánh cá xa bờ hay căn
cứ ở hải đảo.
Chúng ta vừa khảo sát qua những phương pháp lọc và tiệt trùng nước, rõ ràng là
mỗi hệ thống hay trang thiết bị xử lý nước này không có loại nào hoàn hảo có thể
giải quyết tất cả cùng một lúc để tạo ra một nguồn nước an toàn mà thông thường
là một sự kết hợp nhiều kỹ thuật khác nhau, theo từng công đoạn riêng biệt, để
thiết kế thành một hệ thống hoàn chỉnh.
Chính vì những lý do đó nên chúng em lựa chọn phương pháp lọc bằng vật lý

hay cơ học để sản xuất nước.

23


Phần 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG
Các số liệu của hệ thống bơm như sau:
•

Công suất bơm: Bơm 1: 4HP, Bơm 2 : 15HP

•

Tần số: 50 Hz
m3 / h

•

Lưu lượng: ; = 14 ÷ 34

•

Điện áp : 3 pha

•

Đường kính ống đẩy 75mm, đường kính ống hút 90mm, có valve.

•

Chiều cao cần đưa nước lên thùng cao vị là: 36m

•

Chiều cao đưa nước lên bể lọc là : 10m

•

Trên đường ống hút ( chiều dài 36) đặt hai valve thường và có sáu khúc
cong

90 0

.
Bài làm:

1, Đối với bơm2, bơm lên thùng cao vị :
a.

Vận tốc nước trong ống hút:
Vh

=

20
3600.(π / 4).0,092

= 0.87 m/s

Vận tốc nước trong ống đẩy:

Vd

b.

=

20
3600.(π / 4).0,0752

= 1.26 m/s

Tính tổn thất ma sát trong đường ống đẩy:

Xác định chế độ chảy: Re =

vdρ 1,26.0,075.1000
=
µ
1,005.10 −3

= 94029

4

Do: 1.10 < Re = 94029 < - đây là chế độ chảy xoáy.
Tính tổn thất ma sát trong đường ống hút:
24


Xác định chế độ chảy: Re =

vdρ 0,87 .0,09.1000
=
µ
1,005.10− 3

= 77910

4

Do: 1.10 < Re = 77910 - đây là chế độ chảy xoáy.
Độ nhám của ống dẫn ∆ = 0,2mm ( bảng phụ lục 17- page 311- bơm, quạt,
máy nén – Bùi Trung Thành).
Hệ số ma sát trên đường ống đẩy là :

Hệ số ma sát trên đường ống hút là :


� = 0,025

Áp dụng phương tri hf becnoulli trên ống đẩy

Với = 1 – hệ số trở lực khi ra khỏi ống đẩy
0

= 0,11 – hệ số trở lực khúc cong 90
= 4,1 – hệ số trở lực của valve thường
- trở lực do ma sát thành ống

(Với )


Áp dụng phương trình becnoulli trên ống hút
Chọn = 1,2 , chiều cao hút 4m, L = 6m , .
Với

25